Speläothem

Die Decke der Tropfsteinhöhle Kents Cavern in Torquay (England)

Als Speläothem oder Höhlenmineral bezeichnet der Speläologe jede sekundäre Mineralablagerung in Höhlen. Die am häufigsten vorkommenden Speläotheme sind Höhlensinter (Sinter) oder Tropfsteine. Meistens bestehen sie aus den Mineralen Calcit und Aragonit oder der Verbindung Calciumcarbonat (Kalk), häufig sind auch verschieden Formen von Gips. In geeigneten Gesteinen wie Sandstein oder Quarzit treten darüber hinaus Speläotheme aus Opal auf.

Es gibt tausende verschiedener Formen von Speläothemen. Die meisten davon sind jedoch äußerst selten und treten nur in wenigen Höhlen auf der Welt auf.

Ursprung des Begriffs

Für Speläothem existiert auch ein deutsches Wort, das Höhlenmineral. Dieser Begriff wird zur Zeit zunehmend durch Speläothem ersetzt, einer Zusammensetzung aus den griechischen Wörtern σπήλαιον (spelaion, ‚Höhle‘) – das in den Begriffen Speläologie und Speläologe (Höhlenforscher) verwendet wird – und θέμα (thema, ‚Ablagerung‘).^[1] Der Begriff wurde 1952 von dem amerikanischen Höhlenforscher G.W. Moore geprägt^[2] und wird von Geologen und Speläologen in erster Linie verwendet, um einen international einheitlichen Sprachgebrauch zu erreichen.

Abgrenzung der Begriffe

Die Begriffe Speläothem und der allgemein bekannte Tropfstein klassifizieren die Mineralien nach unterschiedlichen Kriterien. Dies erfordert eine genauere Erläuterung der Unterschiede.

Aus Umlagerungen von Material im Gestein entstandene Bildungen bestehen meist aus Mineralen. Eine Untermenge davon entsteht in Höhlen und wird deshalb naheliegenderweise als Höhlenmineral bezeichnet. Tropfsteine entstehen durch tropfendes Wasser, durch die Ausfällung zuvor gelösten Materials aus dem Wasser. Der Name legt nahe, dass das Wasser fließt, was zur Bildung anderer Mineralformen als in stehendem Wasser führt.

Die beiden Begriffe Tropfstein und Speläothem besitzen also eine ganz erhebliche Schnittmenge, nämlich die in Höhlen entstandenen Tropfsteine. Da Tropfsteine auch in Bergwerken und Gebäuden entstehen können und es in Höhlen Minerale gibt, die nicht im fließenden Wasser entstanden sind, gibt es sowohl Tropfsteine, die keine Speläotheme sind, als auch umgekehrt Speläotheme, die keine Tropfsteine sind. Besonders schwierig ist für viele, in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass Tropfsteine in Bergwerken zwar natürlich entstandene Minerale sind, aber eben keine Speläotheme im engeren Sinne, weil sie eben gerade nicht in Höhlen entstanden sind.

Verbreitete Speläotheme

Verschiedene Tropfsteinformen

Tropfsteinbildung

Die größten bisher in Österreich gefundenen Höhlenperlen in der Gasselhöhle

• Tropfsteine
  • Baldachine
  • Deckensinterleiste
  • Knöpfchensinter (Perlsinter, Blumenkohlsinter)
  • Makkaroni (Sinterröhrchen, Röhrchensinter)
  • Sinterfahne (Sintervorhang)
  • Sinter (Sinterkruste)
  • Sinterbecken
  • Sinterdecke
  • Sinterfall
  • Stalagmit
  • Stalagnat (Tropfsteinsäule)
  • Stalaktit
  • Wandsinterkranz
  • Wandsinterleiste
• Besondere Formen
  • Boxwork
  • Excentrique
  • Gipsblume
  • Höhlenperle
  • Kalkhäutchen
  • Mondmilch

Besondere Formen

Höhlenperlen

Zunächst werden durch Tropfen auf einem weichen Boden flache Vertiefungen ausgehöhlt, die durch Kalkablagerungen versintern. In diesen Wasserbecken entstehen Höhlenperlen, wenn sich Kalk um einen Kondensationskern aus Sedimentpartikeln oder Gesteinsbruchstücken ablagert. Durch ständige Bewegung des Wassers, wie zum Beispiel durch Tropfwasser, wird dieses Korn stetig gedreht. Dabei werden langsam Schichten von Kalksinter (oft auch Aragonit) angelagert. Wird die Höhlenperle zu schwer, so dass sie sich nicht mehr bewegt, kann diese auch festwachsen. Aus solchen Ansammlungen von Höhlenperlen besteht der Erbsenstein.

Kalkhäutchen

Kalkhäutchen bestehen aus kleinen Kalzitkristallen, die auf dem Wasser eines Sinterbeckens schwimmen. Werden sie zu schwer, gehen sie unter und bilden ganz charakteristische Blätterteig-ähnliche Ablagerungen.

Opal-Speläotheme

In Silikatgesteinen wie Sandstein und Quarzit können unter besonderen Bedingungen Speläotheme auftreten, die nicht aus Karbonat, sondern aus Silikaten wie Opal oder Quarz bestehen. Beispiele solcher Bildungen finden sich besonders verbreitet in den Höhlen der südamerikanischen Tepuis, wie zum Beispiel im Muchimuk-Höhlensystem oder in der Cueva Ojos de Cristal des Roraima-Tepuis. Beschrieben wurden mehr als ein Dutzend Formen von pilz-, nieren- oder ballförmiger Gestalt, auch mit korallenähnlicher Form und unregelmäßig verzweigt.^[3]

Das Vorkommen dieser Bildungen wird durch Verdunstung von Höhlenwasser mit Anreicherung gelösten Siliziumdioxides und den Niederschlag von fein zerstäubtem Wasser auf Wänden und Decken außerhalb des Einflusses von fließendem Wasser erklärt. Die Ausfällung von Opal wurde auch auf Spinnweben beobachtet, die durch den Absatz des Materials in sich zusammenfielen und stalaktiten-ähnliche Formen bildeten.

Eine besondere Rolle bei der Bildung der Opal-Speläotheme spielen Bakterien, die sich im Material der Speläotheme nachweisen lassen.^[3]

Literatur

• Carol A. Hill, Paolo Forti; National Speleological Society (Hrsg.): Cave Minerals of the World. 2. Auflage. 1997, ISBN 978-1-879961-07-4.
• G.W. Moore: Speleothem - A new Cave Term. In: National Speleological Society of the USA News. 10, Nr. 6, 1952, S. 2.

Weblinks

 Commons: Speleothem – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mineralienatlas Speläothem
• Übersicht Speleotheme (englisch)
• Geochemie des Calcits im Zusammenhang mit Sinterbildungen
• Höhlenpläne und UIS-Symbolliste für Höhlensignaturen (PDF-Datei; 342 kB)

Einzelnachweise

1. ↑ Piet Nordhoff: Speleothems, U-series dating and growth frequency analysis. Abgerufen am 17. Dezember 2009 (pdf-Datei, 164 KB, Exkursionsführer Hydrogeologische Exkursion Libanon, Fakultät für Geowissenschaften und Geographie - Geowissenschaftliches Zentrum, Georg-August-Universität Göttingen). 
2. ↑ Carol A. Hill und Paolo Forti: Cave mineralogy and the NSS: past, present, future. In: Journal of Cave and Karst Studies. 69, Nr. 35, April 2007 S. 36 (Online-Version; 2,1 MB).
3. ↑ ^{a b} Roman Aubrecht, Charles Brewer–Carías, Branislav Šmída, Marek Audy, Ľubomír Kováčik: Anatomy of biologically mediated opal speleothems in the world’s largest sandstone cave Cueva Charles Brewer, Chimantá Plateau, Venezuela. In: Sedimentary Geology. 203, Nr. 3-4, Amsterdam 2008, S. 181-195 (Online-Version; pdf-Datei; 6,4 MB).